Photonics RussiaPhotonics RussiaФотоника1993-72962686-844XTechnosphera JSC69422710.22184/1993-7296.FRos.2025.19.6.500.507Materials and CoatingsМатериалы и покрытияResearch ArticleBimetallic terbium and europium tetrafluoroterephthalates with phenanthroline: photostability and application in thermometryБиметаллические тетрафтортерефталаты тербия и европия с фенантролином: фотостабильность и применение в термометрииhttps://orcid.org/0000-0003-2534-2835OrlovaAnastasia V.ОрловаАнастасия Вадимовна
Russian Federation

PhD student, Faculty of the Material Science

асп. 3 г/о, Факультет наук о материалах

lea.rosa.17@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1250-4017TcelykhLiubov O.ЦелыхЛюбовь Олеговна
Russian Federation

PhD student, Department of Chemistry

асп. 4 г/о. Химический факультет

tcelykh@my.msu.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8210-6690KoshelevDaniil S.КошелевДаниил Сергеевич
Russian Federation

Cand. of Sc. (Chemistry), Junior Research Fellow, Department of Chemistry

к. х. н., младший научный сотрудник, Химический факультет

koshelevds@my.msu.ruhttps://orcid.org/0009-0005-2412-9145BulatovAnton V.БулатовАнтон Витальевич
Russian Federation
toni.bulatov.07@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0007-7108-3455GarbuzovaMilena R.ГарбузоваМилена Руслановна
Russian Federation
garbuzovamilenka@gmail.comhttps://orcid.org/0009-0001-2582-479XZezyulyaKirill R.ЗезюляКирилл Романович
Russian Federation
kirillzezyulya@gmail.comhttps://orcid.org/0009-0001-6089-7695MarshevEvgenii D.МаршевЕвгений Дмитриевич
Russian Federation
marshev07@bk.ruhttps://orcid.org/0009-0002-0425-5046RubanovaLada S.РубановаЛада Сергеевна
Russian Federation
lada.rubanova.00@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0003-4695-4045TsymbalTimofei L.ЦымбалТимофей Леонидович
Russian Federation
cymbalt112@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-0830-1268UtocnikovaValentina V.УточниковаВалентина Владимировна
Russian Federation

Dr. of Science, Prof. Faculty of the Material Science

д. х. н., проф. Факультет наук о материалах

valentina@utochnikova.ruLomonosov Moscow State UniversityМосковский государственный университет имени М. В. ЛомоносоваSirius Educational CenterОбразовательный центр «Сириус»261020251965005082610202526102025Copyright ©; 2025, Orlova A.V., Tcelykh L.O., Koshelev D.S., Bulatov A.V., Garbuzova M.R., Zezyulya K.R., Marshev E.D., Rubanova L.S., Tsymbal T.L., Utocnikova V.V.Copyright ©; 2025, Орлова А.В., Целых Л.О., Кошелев Д.С., Булатов А.В., Гарбузова М.Р., Зезюля К.Р., Маршев Е.Д., Рубанова Л.С., Цымбал Т.Л., Уточникова В.В.2025Orlova A.V., Tcelykh L.O., Koshelev D.S., Bulatov A.V., Garbuzova M.R., Zezyulya K.R., Marshev E.D., Rubanova L.S., Tsymbal T.L., Utocnikova V.V.Орлова А.В., Целых Л.О., Кошелев Д.С., Булатов А.В., Гарбузова М.Р., Зезюля К.Р., Маршев Е.Д., Рубанова Л.С., Цымбал Т.Л., Уточникова В.В.https://journals.eco-vector.com/1993-7296/article/view/694227

The luminescent complexes of terbium and europium with tetrafluoroterephthalic acid and phenanthroline were studied for application in thermometry. It was shown that in contrast to a mixture of individual complexes demonstrating various photodegradation rates, the bimetallic complex retains a stable intensity ratio of the Tb3+ and Eu3+ emission bandswith a general decrease in the luminescence intensity. The composite materials based on the synthesized complexes in polyimide and polystyrene matrices were developed with simultaneous combination of thermosensitive properties with mechanical stability. The results obtained offer opportunities for the development of stable luminescent thermometers for biological and microelectronic applications.

Исследованы люминесцентные комплексы тербия и европия с тетрафтортерефталевой кислотой и фенантролином для применения в термометрии. Показано, что в отличие от смеси индивидуальных комплексов, демонстрирующих различную скорость фотодеградации, биметаллический комплекс сохраняет стабильное соотношение интенсивностей полос излучения Tb3+ и Eu3+ при общем снижении интенсивности люминесценции. Разработаны композитные материалы на основе синтезированных комплексов в полиимидных и полистирольных матрицах, сочетающие термочувствительные свойства с механической устойчивостью. Полученные результаты открывают перспективы создания стабильных люминесцентных термометров для биологических и микроэлектронных применений.

lanthanide complexesluminescent thermometryphotodegradationbimetallic complexespolymer compositesкомплексы лантанидовлюминесцентная термометрияфотодеградациябиметаллические комплексыполимерные композитыThe works were performed with the support of the Educational Program in Practical Chemistry implemented at the Sirius Educational Center.Работа выполнена при поддержке Образовательной программы по практической химии, проводимой на базе Образовательного центра Сириус.Dramićanin M. D. Trends in luminescence thermometry. Journal of Applied Physics. 2020; 128(4). DOI:10.1063/5.0014825.Brites C., Lima P. P., Silva N., Millán Á., Amaral, Palacio F., Carlos L. Lanthanide-based luminescent molecular thermometers. New Journal of Chemistry. 2011; 35:1177–1183. DOI:10.1039/C0NJ01010C.Allison S. W., Gillies G. T. Remote thermometry with thermographic phosphors: Instrumentation and applications. Review of Scientific Instruments. 1997; 68(7):2615–2650. DOI:10.1063/1.1148174.Pudovkin M. S., Morozov O. A., Pavlov V. V., Korableva S. L., Lukinova E. V., Osin Y. N., Evtugyn V. G., Safiullin R. A., Semashko V. V. Physical Background for Luminescence Thermometry Sensors Based on Pr3+: LaF3 Crystalline Particles. J. Nanomater. 2017; 2017:1–9. DOI:10.1155/2017/3108586.Geitenbeek R. G., Vollenbroek J. C., Weijgertze M. H., et al. Luminescence thermometry for: In situ temperature measurements in microfluidic devices. Lab on a Chip journal. 2019; 19(7):1236–1246. DOI:10.1039/c8lc01292j.Aldén M., Omrane A., Richter M., Särner G. Thermographic phosphors for thermometry: A survey of combustion applications. Prog Energy Combust Sci. 2011; 37(4):422–461. DOI:10.1016/j.pecs.2010.07.001.Vialtsev M. B., Tcelykh L. O., Kozlov M. I., Latipov E. V., Bobrovsky A. Y., Utochnikova V. V. Terbium and europium aromatic carboxylates in the polystyrene matrix: The first metal-organic-based material for high-temperature thermometry. Journal of luminescence. 2021; 239:118400. DOI:10.1016/j.jlumin.2021.118400.Tcelykh L. O., Latipov E. V., Lepnev L. S., Anosov A., Kozhevnikova V., Kuzmina N. P., Utochnikova V. V. Highly Sensitive and Highly Emissive Luminescent Thermometers for Elevated Temperatures Based on Lanthanide-Doped Polymers. Inorganics. 2023; 11(5):189. DOI:10.3390/inorganics11050189.Tcelykh L. O., Kozhevnikova V.Yu., Goloveshkin A. S., Latipov E. V., Gordeeva E. O., Utochnikova V. V. Sensing temperature with Tb-Eu-based luminescent thermometer: A novel approach to increase the sensitivity. Sensors Actuators A Phys. 2022; 345:113787. DOI:10.1016/j.sna.2022.113787.Savostianov A. O., Eremchev I. Yu., Naumov A. V. Luminescence Nanothermometry by Single Organic Molecules: Manifestation of Electron-Phonon Interaction. Photonics Russia. 2023; 17(7):508–515. DOI: 10.22184/1993-7296. Савостьянов А. О., Еремчев И. Ю., Наумов А. В. Люминесцентная нанотермометрия с одиночными органическими молекулами: влияние электрон-фононного взаимодействия. Фотоника. 2023; 17(7):508–515. DOI: 10.22184/1993-7296.Povolockij A. V., Smirnova O. S., Soldatova D. A., Luk’yanov D. A. Fluorescentnye ratiometricheskie termometry na osnove diad tetrafenilporfirina i metallirovannogo cinkom tetrafenilporfirina. Izvestiya Rossijskoj akademii nauk. Seriya fizicheskaya. 2023; 87(11):1631–1636. DOI: 10.31857/S0367676523702824. Поволоцкий А. В., Смирнова О. С., Солдатова Д. А., Лукьянов Д. А. Флуоресцентные ратиометрические термометры на основе диад тетрафенилпорфирина и металлированного цинком тетрафенилпорфирина. Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2023; 87(11):1631–1636. DOI: 10.31857/S0367676523702824.Khodunkov V. P. Physical and technical aspects of radiometric thermometry from the perspective of a new definition of the temperature unit. Uspekhi Fizicheskikh Nauk. 2024; 194(7):753–764. DOI: 10.3367/UFNe.2023.10.039571.Gurbatov C. O., SHevlyagin A.V., ZHizhchenko A.YU., Modin E. B., Kuchmizhak A. A., Kudryashov S. I. Fototermicheskaya konversiya i lazerno-inducirovannye transformacii v splavnyh kremnij-germanievyh nanochasticah. Pis’ma v ZHurnal eksperimental’noj i teoreticheskoj fiziki. 2024; 119(11–12):882–889. DOI: https://doi.org/10.31857/S123456782412003 Гурбатов C. О., Шевлягин А. В., Жижченко А. Ю., Модин Е. Б., Кучмижак А. А., Кудряшов С. И. Фототермическая конверсия и лазерно-индуцированные трансформации в сплавных кремний-германиевых наночастицах. Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2024; 119(11–12):882–889. DOI: https://doi.org/10.31857/S1234567824120036.Pan Y., Su H., Zhou E., Yin H., Shao K., Su Z. A stable mixed lanthanide metal-organic framework for highly sensitive thermometry. Dalton Trans. 2019; 48:3723–3729. DOI: 10.1039/C9DT00217K.Lapaev D. V., Nikiforov V. G., Lobkov V. S., Knyazev A. A., Galyametdinov Y. G. Journal of Materials Chemistry C. 2018; 6(35):9475–9481. DOI: 10.1039/C8TC01288A.Meng X., Song S.-Y., Song X.-Z., Zhu M., Zhao S.-N., Wua L.-L., Zhang H.-J. A Eu/Tb-codoped coordination polymer luminescent thermometer. Inorg. Chem. Front. 2014; 1:757. DOI: 10.1039/c4qi00122b.Dasari S., Singh S., Sivakumar S., Patra A. K. Dual-Sensitized Luminescent Europium(III) and Terbium(III) Complexes as Bioimaging and Light-Responsive Therapeutic Agents. Chem. Eur. J. 2016; 22:17387–17396. DOI: 10.1002/chem.201603453.Naumov A. V., Utochnikova V. V. Achievements and Perspectives of Luminescence at the All-Russian Conference with International Participation LUMOS-2024. Photonics Russia. 2024; 18(3):224–228. DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2024.18.3.224.228. Наумов А. В., Уточникова В. В. Достижения и перспективы люминесценции на всероссийской конференции с международным участием LUMOS-2024. Фотоника. 2024; 18(3):224–228. DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2024.18.3.224.228.Di W., Li J., Shirahata N., Sakka Y., Willingere M.-G., Pinna N. Photoluminescence, cytotoxicity and in vitro imaging of hexagonal terbium phosphate nanoparticles doped with europium. Nanoscale. 2011; 3:1263–1269. DOI: 10.1039/C0NR00673D.Brites C. D.S., Milla A., Carlos L. D. Lanthanides in Luminescent Thermometry. Handbook on the Physics and Chemistry of Rare Earths. 2016; 281:339–427. DOI: 10.1016/bs.hpcre.2016.03.005.Emelina T., Zadoroznaya A., Kalinovskaya I., Mirochnik A. Unexpected luminescent and photochemical properties of europium(III) cinnamates – Theoretical and experimental study. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy. 2020; 225: 117481.Vialtsev M. B., Tcelykh L. O., Bobrovsky A.Yu., Utochnikova V. V. Lanthanide Complexes for Elevated Temperature Luminescence Thermometry: Mixture vs Bimetallic Compound. Journal of Alloys and Compounds. 2022; 924:166421. DOI: 10.1016/j.jallcom.2022.166421.Qin R., Liu L. Electrospinning synthesis of Fe3O4/Eu(DBM)3phen/PVP multifunctional microfibers and their structure, luminescent and magnetic properties. J. Mater Sci: Mater Electron. 2021; 32:18741–18750. DOI: 10.1007/s10854-021-06393-5.Utochnikova V. V., Grishko A., Vashchenko A., Goloveshkin A., Averin A., Kuzmina N. Lanthanide perfluoroterephthalates for luminescent ink-jet printing. European Journal of Inorganic Chemistry. 2017; 48:5635–5639. DOI: 10.1002/ejic.201700896.